電源装置および画像形成装置
【課題】負荷への電力の供給が途絶えることがなく、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることがなく、効率がよいこと。
【解決手段】通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部１１と、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部１２と、を有し、メイン電源部には、メイン電源電力発生部１１ａと、メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部１１ｂとが設けられ、サブ電源部には、サブ電源電力発生部１２ａと、サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部１２ｂとが設けられ、メイン電源制御部およびサブ電源制御部の動作に必要な電力はサブ電源電力発生部から供給され、サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、省エネモード時には、サブ電源電力発生部からメイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御される。
【解決手段】通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部１１と、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部１２と、を有し、メイン電源部には、メイン電源電力発生部１１ａと、メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部１１ｂとが設けられ、サブ電源部には、サブ電源電力発生部１２ａと、サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部１２ｂとが設けられ、メイン電源制御部およびサブ電源制御部の動作に必要な電力はサブ電源電力発生部から供給され、サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、省エネモード時には、サブ電源電力発生部からメイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常動作モードおよび省エネモードに対応して動作可能な電源装置、およびそのような電源装置が搭載された画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置をはじめとする事務用の機器などにおいて省エネ化（省エネルギー化）が図られている。省エネ化された機器では、メイン電源部およびサブ電源部の２つの電源部を備え、通常動作モードと省エネモードとに対応して動作可能となっている。
【０００３】
メイン電源部は、消費電力の大きい通常動作モード時（通常動作時）における電力の供給用に効率が最適化され、サブ電源部は消費電力の小さい省エネモード時（スリープ時など）における電力の供給用に効率が最適化される。そして、動作モードに応じて、それぞれ効率が最適化された電源部から電力の供給が行われる。
【０００４】
また、画像形成装置の使用状態によってメイン電源からサブ電源への切り替えタイミングを考慮して制御を行う二電源方式のスイッチング電源装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１によると、スリープモードへの移行時は、サブ電源をＯＮすると同時に計数回路で時間計測を開始し、一定の時間を経た後にメイン電源のスイッチ回路をＯＦＦする。これにより、負荷が大きい時（プリントモード）にはメイン電源をＯＮし且つサブ電源をＯＦＦの状態とし、負荷が小さな省エネモード時（スタンバイモードまたはスリープモード）にはメイン電源をＯＦＦし、サブ電源のみをＯＮの状態とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２４８２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の電源装置では、メイン電源とサブ電源との切り替えが行われるが、そのタイミングの制御にミスがあった場合に負荷への電源の供給が途絶えて負荷の動作が停止する可能性がある。また、その場合に、補助電源巻線、整流ダイオード、および平滑コンデンサで構成される補助電源が動作しないため、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れる可能性がある。
【０００８】
また、メイン電源の制御ＩＣにはスリープモードにおいても電源が供給されるので、メイン電源から電力を供給する必要のないときにもその制御ＩＣによって電力が消費され、最良の効率であるとはいえない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、負荷への電力の供給が途絶えることがなく、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることのない、効率のよい電源装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る電源装置は、通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部と、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部と、を有し、前記メイン電源部には、メイン電源電力発生部と、前記メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部とが設けられ、前記サブ電源部には、サブ電源電力発生部と、前記サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部とが設けられ、前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部の動作に必要な電力は前記サブ電源電力発生部から供給され、前記サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、省エネモード時には、前記サブ電源電力発生部から前記メイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、負荷への電力の供給が途絶えることがなく、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることのない、効率のよい電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施形態の電源装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】メイン電源部の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施形態の電源装置の回路の例を示す図である。
【図４】図３に示す電源装置の動作の様子の例を示すタイミング図である。
【図５】電源装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には、一実施形態の電源装置１の回路構成が示されている。電源装置１は、画像形成装置その他の各種装置、機器、またはシステムなどに搭載される。
【００１４】
電源装置１は、例えば、コピー機能、ネットワークプリンティング機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能、およびドキュメントサーバ機能など多機能を備えた画像形成装置であるＭＦＰ（Multi Function Peripherals）に搭載することが可能である。このようなＭＦＰは、コンピュータとしての機能を持っており、種々のデータ処理、およびネットワークＮＷを介したデータ通信を行うことも可能である。
【００１５】
図１において、電源装置１は、メイン電源部１１およびサブ電源部１２を有する。メイン電源部１１は、通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するための電源である。サブ電源部１２は、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するための電源である。
【００１６】
通常動作モード時には、電源装置１の負荷が重く、省エネモード（スリープモード）時には、電源装置１の負荷が軽い。なお、省エネモードには、通常動作モードよりも消費電力の低い種々の省エネ化（低消費電力化）のためのモードを含めることができる。
【００１７】
サブ電源部１２が出力する電圧Ｖｓはメイン電源部１１が出力する電圧Ｖｍよりも低く設定されている。メイン電源部１１の出力およびサブ電源部１２の出力は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列に接続されて負荷１５に供給されるようになっている。
【００１８】
また、省エネモード時には、サブ電源部１２の出力に接続されたダイオードＤ２の両端が短絡されるように制御されている。ダイオードＤ２が短絡されることにより、ダイオードＤ２による順方向電圧降下の影響を受けることなく、サブ電源部１２の電圧Ｖｓをそのまま負荷１５に出力することができる。
【００１９】
ダイオードＤ２の両端を短絡するために、当該ダイオードＤ２と並列にスイッチＳＷ２が接続されている。スイッチＳＷ２として、例えば、リレー（継電器）のノーマルクローズ接点（ｂ接点）が用いられる。ノーマルクローズ接点を用いた場合には、電源装置１の起動時には接点がオンとなってダイオードＤ２が短絡されるので、サブ電源部１２の起動時に一層の省エネ化が実現される。
【００２０】
メイン電源部１１には、メイン電源電力発生部１１ａおよびメイン電源制御部１１ｂが設けられる。
【００２１】
メイン電源電力発生部１１ａは、メインの電力を発生するための回路である。メイン電源電力発生部１１ａは、例えば、商用電源またはバッテリーなどのエネルギー源である電源Ｅから取り出された電力を、負荷に供給するに相応しい電力に変換して出力する。
【００２２】
メイン電源電力発生部１１ａは、例えば、商用電源から供給される交流電力を整流する第１のコンバータ回路（第１の整流回路）、第１のコンバータ回路により得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（ＤＣ／ＡＣコンバータ）、および、インバータ回路により得られる交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータ回路（第２の整流回路）を有する。バッテリーなどから直流電力が供給される場合には、第１のコンバータ回路は不要である。
【００２３】
コンバータ回路（整流回路）には、ダイオードまたはダイオードブリッジ、コンデンサなどが用いられる。トランジスタによる電圧レギュレータ（電圧監視回路、電圧安定回路）が用いられることもある。インバータ回路には、ＦＥＴなどによるスイッチング素子およびトランスなどが用いられる。
【００２４】
なお、第２のコンバータ回路に用いられるダイオードまたはダイオードブリッジは、メイン電源部１１の出力に接続されるダイオードＤ１と兼用することが可能である。すなわち、メイン電源電力発生部１１ａの終段に整流のためのダイオードが用いられた場合に、そのダイオードを逆流防止用のダイオードＤ１と兼用することができる。このようにすることによって、ダイオードの数が低減し、電圧降下による電力損失を低減して効率を高めることができる。
【００２５】
メイン電源制御部１１ｂは、メイン電源電力発生部１１ａが負荷に必要な電力を供給できるように、制御を行う。メイン電源制御部１１ｂは、例えば、メイン電源電力発生部１１ａのインバータ回路に対するスイッチング制御を行うための回路を含む。その場合に、メイン電源制御部１１ｂは、メイン電源電力発生部１１ａのインバータ回路をパルス制御によってオンオフするためのパルス列、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 制御またはＰＡＭ（Pulse Anplitude Modulation) 制御などのためのパルス列を出力する。
【００２６】
なお、上の説明で分かるように、負荷に電力を供給するための電流は、メイン電源電力発生部１１ａを通って負荷に流れることとなり、メイン電源制御部１１ｂには流れないかまたはほとんど流れない。メイン電源制御部１１ｂには制御のための電流が流れる。
【００２７】
サブ電源部１２には、サブ電源電力発生部１２ａおよびサブ電源制御部１２ｂが設けられる。
【００２８】
サブ電源電力発生部１２ａは、メイン電源電力発生部１１ａに対する補助的な電力を発生するための回路である。サブ電源電力発生部１２ａは、例えば、メイン電源電力発生部１１ａの場合と同様に、電源Ｅから取り出された電力を、負荷１５（制御基板ＳＫ）および他の負荷に補助的に供給するに相応しい電力に変換して出力する。
【００２９】
なお、サブ電源電力発生部１２ａは、負荷１５にも電力を供給することがあるが、これはメイン電源電力発生部１１ａの補助としてであり、負荷１５への電力の供給のほとんどはメイン電源電力発生部１１ａが行う。
【００３０】
つまり、サブ電源電力発生部１２ａは、メイン電源電力発生部１１ａと協働して負荷１５に電力を供給するとともに、メイン電源制御部１１ｂおよびサブ電源制御部１２ｂにも電力を供給する。すなわち、メイン電源制御部１１ｂおよびサブ電源制御部１２ｂの動作に必要な電力はサブ電源電力発生部１２ａから供給される。
【００３１】
サブ電源電力発生部１２ａの構成および回路などは、メイン電源電力発生部１１ａの場合と同様である。
【００３２】
サブ電源制御部１２ｂは、サブ電源電力発生部１２ａが上に述べた必要な箇所に電力を供給できるように、制御を行う。つまり、サブ電源電力発生部１２ａが、負荷１５、メイン電源制御部１１ｂ、およびサブ電源制御部１２ｂに必要な電力を供給できるように、サブ電源制御部１２ｂが制御を行う。
【００３３】
サブ電源制御部１２ｂの構成および回路などは、メイン電源制御部１１ｂの場合と同様である。但し、サブ電源制御部１２ｂは、電力を補助的に供給するものであるから、扱う電力および電流は小さく、回路素子などは小型のものまたは簡易なものなどを用いることが可能である。
【００３４】
サブ電源部１２は、通常動作モード時および省エネモード時のいずれにおいても動作状態となるように制御される。これに対してメイン電源部１１は、通常動作モード時には動作状態となるが、省エネモード時には停止状態となるように制御される。
【００３５】
つまり、サブ電源電力発生部１２ａからメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給をオンオフするために、スイッチＳＷ１が設けられている。スイッチＳＷ１がオンすることによって、サブ電源電力発生部１２ａからメイン電源制御部１１ｂに電力が供給され、これによってサブ電源部１２は正常に動作し、負荷１５に電力を供給する。
【００３６】
スイッチＳＷ１がオフしてメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給が停止すると、メイン電源電力発生部１１ａは動作が停止し、電力を負荷１５へ供給しない。
【００３７】
負荷１５は、電源装置１からの電力によって動作する装置、機器、部品、回路（制御回路）などであり、本実施形態では電源装置１の全体を制御するための制御基板（制御回路）ＳＫが含まれる。
【００３８】
つまり、電源装置１の負荷１５として設けられた制御基板ＳＫによって、電源装置１の全体が制御され、また、電源装置１が搭載された装置、機器、またはシステムなどの全体または一部が制御される。
【００３９】
図１においては、制御基板ＳＫによって、スイッチＳＷ１，２が制御される。すなわち、通常動作モードであるかまたは省エネモードであるかによって、スイッチＳＷ１，２のオンオフが制御される。
【００４０】
通常動作モード時には、スイッチＳＷ１はオン（接点が閉じた状態）となり、スイッチＳＷ２はオフ（接点が開いた状態）となる。省エネモード時には、スイッチＳＷ１がオフしてメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給が停止され、同時に、スイッチＳＷ２がオンしてダイオードＤ２が短絡される。
【００４１】
なお、電源Ｅとメイン電源電力発生部１１ａとの間にスイッチを設け、そのスイッチを、通常動作モード時にオンとなるよう、省エネモード時にオフとなるように制御してもよい。このようにすると、省エネモード時において、メイン電源電力発生部１１ａの動作を確実に停止させることができる。
【００４２】
図２には、メイン電源部１１の回路構成の例が示されている。
【００４３】
図２において、メイン電源部１１は、第１の整流回路２１、ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ）２２、第２の整流回路２３、レギュレータ２４、およびスイッチング制御回路２５を有する。
【００４４】
第１の整流回路２１は、第１のコンバータ回路の例であり、商用電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２２は、第１の整流回路２１により得られる直流電力を交流電力に変換する。第２の整流回路２３は、第２のコンバータ回路の例であり、ＤＣ／ＡＣコンバータ２２により得られる交流電力を直流電力に変換する。レギュレータ２４は、第２の整流回路２３の出力する直流電力の電圧を制御し、所定の電圧値となるように調整する。スイッチング制御回路２５は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２２に対するスイッチング制御を行う。
【００４５】
なお、サブ電源部１２においても、図２に示すメイン電源部１１と同様の構成とすることができる。
【００４６】
上に示した実施形態の電源装置１によると、サブ電源部１２は常に動作状態で負荷１５に電力を供給できる状態であるので、負荷への電力の供給が途絶えることがない。そして、省エネモードから通常動作モードへの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることがなく、動作が安定している。しかも、省エネモード時には、メイン電源部１１は動作を停止しており、電力消費の少ないサブ電源部１２のみが動作しているので、効率がよい。
【００４７】
また、通常動作モード時において、メイン電源部１１およびサブ電源部１２の出力する電力が２つのダイオードＤ１，Ｄ２によって合成されて負荷１５に供給されるので、メイン電源部１１とサブ電源部１２との合計の電力を負荷１５に供給することが可能である。しかも、メイン電源部１１の出力する電圧Ｖｍがサブ電源部１２が出力する電圧Ｖｓよりも高いので、通常動作モード時における電力は第一にメイン電源部１１から供給され、その電圧Ｖｍが低下したときにサブ電源部１２からも供給されるようになる。
【００４８】
省エネモード時においては、サブ電源部１２によって電力の供給が行われているが、ダイオードＤ２が短絡されるのでその順方向電圧降下の影響を受けることなく高い電圧を出力することができ、これにより一層の省エネ化が図られる。
【００４９】
図３には、電源装置１Ｂの具体的な回路の一例が示されている。なお、図３の説明において、図１について説明した事項については説明を簡略化する。
【００５０】
図３において、電源装置１Ｂは、メイン電源部１１Ｂおよびサブ電源部１２Ｂを有する。
【００５１】
メイン電源部１１Ｂは、ダイオードブリッジＤ３、ダイオードＤ４、コンデンサＣ１，Ｃ２、トランスＴ１、スイッチング素子ＴＧ１、スイッチＳＷ１，ＳＷ３、メイン電源制御部１１Ｂｂ、レギュレータ２４Ａ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ダイオードＤ１などを有する。
【００５２】
電源ＥのラインＬが、スイッチＳＷ３を介してダイオードブリッジＤ３の一方の端子に入力される。他方のラインＮは、ダイオードブリッジＤ３の他方の端子に入力される。
【００５３】
ダイオードブリッジＤ３により整流された電圧は、平滑用のコンデンサＣ１によって平滑される。トランスＴ１の一次巻線とコンデンサＣ１との間に、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子ＴＧ１が接続されており、スイッチング素子ＴＧ１のオンオフの繰り返しによってトランスＴ１の一次巻線にパルス状の交流電流が流れる。これによって、トランスＴ１の二次巻線に交流電圧が発生し、ダイオードＤ４により整流され、コンデンサＣ２によって平滑される。
【００５４】
レギュレータ２４Ａは、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧を監視し、電圧Ｖｍが所定の値になるようにメイン電源制御部１１Ｂｂにフィードバックする。ここでの例では、メイン電源制御部１１Ｂｂは、電圧Ｖｍが３．４ボルトになるよう、スイッチング素子ＴＧ１に対してＰＷＭ制御を行う。
【００５５】
サブ電源部１２Ｂは、ダイオードブリッジＤ５、ダイオードＤ６，Ｄ７、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５、トランスＴ２、スイッチング素子ＴＧ２、スイッチＳＷ２、サブ電源制御部１２Ｂｂ、レギュレータ２４Ｂ、抵抗Ｒ３，Ｒ４、ダイオードＤ２などを有する。
【００５６】
電源ＥのラインＬ，Ｎが、ダイオードブリッジＤ５の両方の端子に入力される。ダイオードブリッジＤ５により整流された電圧は、コンデンサＣ３によって平滑される。トランスＴ２の一次巻線とコンデンサＣ３との間に、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子ＴＧ２が接続されており、スイッチング素子ＴＧ２のオンオフの繰り返しによってトランスＴ２の一次巻線にパルス状の交流電流が流れる。これによって、トランスＴ２の二次巻線に電圧が発生し、ダイオードＤ６により整流され、コンデンサＣ４によって平滑される。
【００５７】
レギュレータ２４Ｂは、コンデンサＣ４の両端の電圧Ｖｓを２つの抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧を監視し、電圧Ｖｓが所定の値になるようにサブ電源制御部１２Ｂｂにフィードバックする。ここでの例では、サブ電源制御部１２Ｂｂは、電圧Ｖｓが３．３ボルトになるよう、スイッチング素子ＴＧ２に対してＰＷＭ制御を行う。
【００５８】
また、トランスＴ２には補助捲線が設けられており、補助捲線に発生した電圧はダイオードＤ７により整流され、コンデンサＣ５によって平滑される。コンデンサＣ５の両端に発生した電圧は、メイン電源制御部１１Ｂｂおよびサブ電源制御部１２Ｂｂの電源として用いられる。つまり、メイン電源制御部１１Ｂｂおよびサブ電源制御部１２Ｂｂの動作に必要な電力は、サブ電源電力発生部１２ＢａにおけるトランスＴ２の補助捲線の出力をダイオードＤ７で整流して得られた電圧（電源）から供給される。
【００５９】
ダイオードＤ４により整流された電圧ＶｍとダイオードＤ６により整流された電圧Ｖｓとは、ダイオードＤ１，Ｄ２を介して負荷１５に出力される。
【００６０】
制御基板ＳＫによって、省エネモード時にスイッチＳＷ３がオフとなるように制御される。これとともに、制御基板ＳＫは、省エネモード時に、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。
【００６１】
なお、制御基板ＳＫは、操作ボタン、表示装置、演算処理装置、メモリ、種々のインタフェ−ス、種々の制御機能および通信機能などを備え、またはそれらを制御する機能を備えることが可能である。その場合に、操作ボタンなどに対するユーザの操作などに応じて、制御基板ＳＫが通常動作モードまたは省エネモードを選択して設定する処理を行う。
【００６２】
次に、電源装置１Ｂの作用動作について説明する。
【００６３】
なお、電源装置１Ｂに電源Ｅが接続された時点において、電源装置１Ｂは省エネモードで立ち上がるものとして説明する。しかし、通常動作モードで立ち上がるようにすることも可能である。また、省エネモードで立ち上がり、立ち上がった直後に通常動作モードに切り替わるようにすることも可能である。
【００６４】
電源装置１Ｂに電源Ｅが接続されてサブ電源部１２Ｂに電力が供給されると、サブ電源電力発生部１２Ｂａが３．３Ｖ一定の電圧Ｖｓを発生し、負荷１５である制御基板ＳＫに供給する。このとき、まだ省エネモードであるので、スイッチＳＷ３はオフであり、メイン電源電力発生部１１Ｂａは電圧Ｖｍを出力しない。このとき、スイッチＳＷ１もオフとなってメイン電源制御部１１Ｂｂへの電力の供給も停止し、省エネ化を実現する。さらに、スイッチＳＷ２がオンとなってダイオードＤ２を短絡し、さらなる省エネ化を実現する。
【００６５】
次に、制御基板ＳＫによって省エネモードが解除されて通常動作モードになったとき、スイッチＳＷ３がオンとなり、メイン電源電力発生部１１ＢａにおいてコンデンサＣ１の両端に電圧が発生する。このとき、スイッチＳＷ１もオンとなるので、メイン電源制御部１１Ｂｂにも同時に電力が供給され、サブ電源部１２Ｂは３．４ボルト一定の電圧Ｖｍを出力する。
【００６６】
また、スイッチＳＷ２がオフとなるので、メイン電源部１１Ｂおよびサブ電源部１２ＢのいずれもダイオードＤ１またはＤ２を介して負荷１５に電力を供給することとなる。ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向降下電圧が同じであるとすると、メイン電源部１１Ｂの出力電圧Ｖｍの方が高いので、負荷１５にはメイン電源部１１Ｂのみから供給されることとなる。負荷１５が大きくなることなどによってメイン電源部１１Ｂの出力電圧が低下すると、サブ電源部１２Ｂからの電力が合わせて負荷１５に供給される。このように、負荷１５の変動に対しても安定的に電力を供給することができる。
【００６７】
次に、省エネモードへの移行時の動作について説明する。
【００６８】
制御基板ＳＫが省エネモードへ移行することを判断すると、制御基板ＳＫは省エネ制御信号（スリープ制御信号など）を出力し、これによってスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオフになると、メイン電源部１１は動作を停止する。スイッチＳＷ２がオンすることにより、ダイオードＤ２が短絡され、サブ電源部１２の出力によって負荷１５に印加される電圧が上昇する。これらによって省エネ化が図られる。
【００６９】
このようにして、負荷１５への電力の供給が途絶えることなく、メイン電源部１１Ｂからサブ電源部１２Ｂへ、またサブ電源部１２Ｂからメイン電源部１１Ｂへ、それぞれの切り換えが円滑に行われる。
【００７０】
なお、モードの切り換えによって、メイン電源部１１Ｂまたはサブ電源部１２Ｂの出力する電圧が、３．４ボルトまたは３．３ボルトに変化するが、負荷１５に印加されるまでのドロップ電圧は、負荷が重い通常動作モード時に大きくなり、負荷が軽い省エネモード時に小さくなるので、負荷１５にはほぼ同じ電圧が印加されることとなる。
【００７１】
そのため、通常動作モード時および省エネモード時においてそれぞれ最大の電源効率を実現することができる。
【００７２】
図４には、電源装置１Ｂの動作の様子を示す例が示されている。次に、電源装置１Ｂの作用動作について、図４に基づいて説明する。
【００７３】
図４において、通常動作モードでは、スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンし、スイッチＳＷ２がオフする。スイッチング素子ＴＧ１，ＴＧ２はスイッチング動作を行い、メイン電源電力発生部１１Ｂａおよびサブ電源電力発生部１２Ｂａともに電圧を出力する。
【００７４】
省エネモードになると、スイッチＳＷ１〜３はオンオフが反転し、スイッチング素子ＴＧ１はスイッチング動作を停止する。メイン電源部１１Ｂからは電圧Ｖｍが出力されなくなり、サブ電源部１２Ｂからの電圧Ｖｓのみが出力される。
【００７５】
通常動作モードおよび省エネモードのいずれにおいても、電源装置１Ｂから負荷１５へ出力電圧Ｖｏが出力される。
【００７６】
次に、電源装置１（１Ｂ）が搭載された画像形成装置の例について説明する。
【００７７】
図５において、画像形成装置１００は、タンデム型のプリントエンジンを内蔵した電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、例えばＬＡＮなどのネットワークまたはパーソナルコンピュータなどに接続される。
【００７８】
画像形成装置１００に対して印刷（印字）が指示されると、画像形成装置１００は、給紙トレイ５０２に収納された紙などの記録媒体ＰＹを１枚ずつ給紙ローラ５１０ａにより取り出し、搬送ローラ５１０ｂ、５１０ｃによって搬送する。
【００７９】
給紙動作と並行して、レーザユニツト５０３が、帯電された各色の感光体５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、５０５ｄを画像データに基づいて露光する。Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の現像ユニット５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄは、それぞれ、感光体５０５ａ〜ｄの表面に形成された静電潜像を現像して各色のトナー画像を形成する。各トナー画像は、電圧の印加によって中間転写ベルト５０６上に転写され、４色が合成されたフルカラーのトナー画像が形成される。
【００８０】
中間転写ベルト５０６上に形成されたトナー画像は、転写ローラ５１０ｄに印加された電圧によって、搬送されてきた記録媒体ＰＹに転写される。記録媒体ＰＹ上に形成されたトナー画像は、定着器５０８を通過することにより熱と圧力が加えられ、定着される。トナー画像が定着された記録媒体ＰＹは、排紙ローラ５１０ｅによって排紙トレイに排出される。
【００８１】
現像ユニット５０４ａ〜ｄ内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル５０７ａ、５０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄ内に収納されたトナーが現像ユニット５０４ａ〜ｄに供給される。
【００８２】
各部を駆動するために、制御基板ＳＫによって直接的にまたは間接的に制御される種々のモータＭが設けられている。
【００８３】
メインモータＭ１は、給紙ローラ５１０ａによる給紙から転写ローラ５１０ｄによる転写までの用紙搬送、および中間転写ベルト５０６、ブラック（黒）の感光体５０５ｄの駆動を行う。定着モータＭ２は、定着器５０８の駆動を行う。
【００８４】
黒現像モータＭ３は、ブラック（黒）の現像ユニット５０４ｄの駆動を行う。カラーの現像モータＭ４は、Ｙ，Ｍ，Ｃの現像ユニット５０４ａ〜ｃの駆動を行う。カラーの感光体モータＭ５は、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光体５０５ａ〜ｃの駆動を行う。
【００８５】
これら各モータＭ１〜５を制御するために、制御基板ＳＫが設けられる。モータＭ１〜５には、電源装置１から電力が供給され、または電源装置１以外の別の電源装置から電力が供給される。また、電源装置１とは別に高圧電源が設けられる。制御基板ＳＫはそれらを制御する。
【００８６】
また、図示は省略したが、操作ボタンおよび表示装置などを有した操作パネルが設けられ、画像処理などを行うための演算処理装置、メモリ、種々のインタフェ−ス、プリンタコントローラ、プリンタエンジン制御回路、省エネ制御回路（スリープ制御回路）などが、制御基板ＳＫ上に設けられる。しかし、それらの一部を制御基板ＳＫとは別の基板に設けることも可能である。
【００８７】
このような画像形成装置１００において、電源装置１は、負荷１５として接続された各部に必要な電力を供給する。制御基板ＳＫは、電源装置１における通常動作モードおよび省エネモードにおける制御を行う。
【００８８】
画像形成装置１００では、通常動作モードにおいて、メイン電源部１１およびサブ電源部１２から各部に電力が供給される。省エネモードになると、制御基板ＳＫに設けられた省エネ制御回路によって、メイン電源部１１の動作は停止し、サブ電源部１２のみから必要な箇所に電力が供給される。
【００８９】
そして、通常動作モード時および省エネモード時においてそれぞれ最大の電源効率が実現される。つまり、電源装置１は、通常動作モードおよび省エネモードのいずれに対しても効率が最適化されている。通常動作モードと省エネモードとの切り換え時において、必要な箇所への電力の供給が途絶えることなく、切り換えが円滑に行われる。
【００９０】
上に述べた実施形態において、メイン電源部１１，１１Ｂ、サブ電源部１２，１２Ｂの出力する電圧をそれぞれ３．４ボルト、３．３ボルトとしたが、この電圧値に限ることなく、種々の電圧値を採用することができる。また、これらの電圧差が０．１ボルトであったが、これ以外の電圧差、例えば０．１〜１ボルト程度の電圧差とすることができる。また、例えば、電圧差を、ダイオードＤ２の順方向降下電圧と同じにすると、スイッチＳＷ１２によってダイオードＤ２を短絡したときに、サブ電源電力発生部１２ａの出力によって負荷１５に供給される電圧がメイン電源電力発生部１１ａによって負荷１５に供給される電圧と同じになる。
【００９１】
上に述べた実施形態において、通常動作モードと省エネモードとの切り換え時における各部の動作タイミングについて、それぞれ適当な時間差を設けることも可能である。
【００９２】
上に述べた実施形態において、メイン電源部１１、サブ電源部１２、負荷１５、制御基板ＳＫ、電源装置１，１Ｂ、および画像形成装置１００の各部または全体の構成、構造、回路、形状、個数、配置、素子の種類、電圧値などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ｂ 電源装置
１１，１１Ｂ メイン電源部
１２，１２Ｂ サブ電源部
１１ａ メイン電源電力発生部
１１ｂ メイン電源制御部
１２ａ サブ電源電力発生部
１２ｂ サブ電源制御部
１５ 負荷
２１ 第１の整流回路（第１のコンバータ回路）
２２ ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ回路）
２３ 第２の整流回路（第２のコンバータ回路）
２４ レギュレータ
２５ スイッチング制御回路
ＳＫ 制御基板（負荷）
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ（ノーマルクローズ接点）
ＴＧ１，２ スイッチング素子
Ｄ１〜２ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常動作モードおよび省エネモードに対応して動作可能な電源装置、およびそのような電源装置が搭載された画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置をはじめとする事務用の機器などにおいて省エネ化（省エネルギー化）が図られている。省エネ化された機器では、メイン電源部およびサブ電源部の２つの電源部を備え、通常動作モードと省エネモードとに対応して動作可能となっている。
【０００３】
メイン電源部は、消費電力の大きい通常動作モード時（通常動作時）における電力の供給用に効率が最適化され、サブ電源部は消費電力の小さい省エネモード時（スリープ時など）における電力の供給用に効率が最適化される。そして、動作モードに応じて、それぞれ効率が最適化された電源部から電力の供給が行われる。
【０００４】
また、画像形成装置の使用状態によってメイン電源からサブ電源への切り替えタイミングを考慮して制御を行う二電源方式のスイッチング電源装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１によると、スリープモードへの移行時は、サブ電源をＯＮすると同時に計数回路で時間計測を開始し、一定の時間を経た後にメイン電源のスイッチ回路をＯＦＦする。これにより、負荷が大きい時（プリントモード）にはメイン電源をＯＮし且つサブ電源をＯＦＦの状態とし、負荷が小さな省エネモード時（スタンバイモードまたはスリープモード）にはメイン電源をＯＦＦし、サブ電源のみをＯＮの状態とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２４８２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の電源装置では、メイン電源とサブ電源との切り替えが行われるが、そのタイミングの制御にミスがあった場合に負荷への電源の供給が途絶えて負荷の動作が停止する可能性がある。また、その場合に、補助電源巻線、整流ダイオード、および平滑コンデンサで構成される補助電源が動作しないため、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れる可能性がある。
【０００８】
また、メイン電源の制御ＩＣにはスリープモードにおいても電源が供給されるので、メイン電源から電力を供給する必要のないときにもその制御ＩＣによって電力が消費され、最良の効率であるとはいえない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、負荷への電力の供給が途絶えることがなく、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることのない、効率のよい電源装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る電源装置は、通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部と、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部と、を有し、前記メイン電源部には、メイン電源電力発生部と、前記メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部とが設けられ、前記サブ電源部には、サブ電源電力発生部と、前記サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部とが設けられ、前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部の動作に必要な電力は前記サブ電源電力発生部から供給され、前記サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、省エネモード時には、前記サブ電源電力発生部から前記メイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、負荷への電力の供給が途絶えることがなく、省エネモードからの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることのない、効率のよい電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施形態の電源装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】メイン電源部の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施形態の電源装置の回路の例を示す図である。
【図４】図３に示す電源装置の動作の様子の例を示すタイミング図である。
【図５】電源装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には、一実施形態の電源装置１の回路構成が示されている。電源装置１は、画像形成装置その他の各種装置、機器、またはシステムなどに搭載される。
【００１４】
電源装置１は、例えば、コピー機能、ネットワークプリンティング機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能、およびドキュメントサーバ機能など多機能を備えた画像形成装置であるＭＦＰ（Multi Function Peripherals）に搭載することが可能である。このようなＭＦＰは、コンピュータとしての機能を持っており、種々のデータ処理、およびネットワークＮＷを介したデータ通信を行うことも可能である。
【００１５】
図１において、電源装置１は、メイン電源部１１およびサブ電源部１２を有する。メイン電源部１１は、通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するための電源である。サブ電源部１２は、省エネモード時に負荷に対して電力を供給するための電源である。
【００１６】
通常動作モード時には、電源装置１の負荷が重く、省エネモード（スリープモード）時には、電源装置１の負荷が軽い。なお、省エネモードには、通常動作モードよりも消費電力の低い種々の省エネ化（低消費電力化）のためのモードを含めることができる。
【００１７】
サブ電源部１２が出力する電圧Ｖｓはメイン電源部１１が出力する電圧Ｖｍよりも低く設定されている。メイン電源部１１の出力およびサブ電源部１２の出力は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２を介して並列に接続されて負荷１５に供給されるようになっている。
【００１８】
また、省エネモード時には、サブ電源部１２の出力に接続されたダイオードＤ２の両端が短絡されるように制御されている。ダイオードＤ２が短絡されることにより、ダイオードＤ２による順方向電圧降下の影響を受けることなく、サブ電源部１２の電圧Ｖｓをそのまま負荷１５に出力することができる。
【００１９】
ダイオードＤ２の両端を短絡するために、当該ダイオードＤ２と並列にスイッチＳＷ２が接続されている。スイッチＳＷ２として、例えば、リレー（継電器）のノーマルクローズ接点（ｂ接点）が用いられる。ノーマルクローズ接点を用いた場合には、電源装置１の起動時には接点がオンとなってダイオードＤ２が短絡されるので、サブ電源部１２の起動時に一層の省エネ化が実現される。
【００２０】
メイン電源部１１には、メイン電源電力発生部１１ａおよびメイン電源制御部１１ｂが設けられる。
【００２１】
メイン電源電力発生部１１ａは、メインの電力を発生するための回路である。メイン電源電力発生部１１ａは、例えば、商用電源またはバッテリーなどのエネルギー源である電源Ｅから取り出された電力を、負荷に供給するに相応しい電力に変換して出力する。
【００２２】
メイン電源電力発生部１１ａは、例えば、商用電源から供給される交流電力を整流する第１のコンバータ回路（第１の整流回路）、第１のコンバータ回路により得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（ＤＣ／ＡＣコンバータ）、および、インバータ回路により得られる交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータ回路（第２の整流回路）を有する。バッテリーなどから直流電力が供給される場合には、第１のコンバータ回路は不要である。
【００２３】
コンバータ回路（整流回路）には、ダイオードまたはダイオードブリッジ、コンデンサなどが用いられる。トランジスタによる電圧レギュレータ（電圧監視回路、電圧安定回路）が用いられることもある。インバータ回路には、ＦＥＴなどによるスイッチング素子およびトランスなどが用いられる。
【００２４】
なお、第２のコンバータ回路に用いられるダイオードまたはダイオードブリッジは、メイン電源部１１の出力に接続されるダイオードＤ１と兼用することが可能である。すなわち、メイン電源電力発生部１１ａの終段に整流のためのダイオードが用いられた場合に、そのダイオードを逆流防止用のダイオードＤ１と兼用することができる。このようにすることによって、ダイオードの数が低減し、電圧降下による電力損失を低減して効率を高めることができる。
【００２５】
メイン電源制御部１１ｂは、メイン電源電力発生部１１ａが負荷に必要な電力を供給できるように、制御を行う。メイン電源制御部１１ｂは、例えば、メイン電源電力発生部１１ａのインバータ回路に対するスイッチング制御を行うための回路を含む。その場合に、メイン電源制御部１１ｂは、メイン電源電力発生部１１ａのインバータ回路をパルス制御によってオンオフするためのパルス列、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation) 制御またはＰＡＭ（Pulse Anplitude Modulation) 制御などのためのパルス列を出力する。
【００２６】
なお、上の説明で分かるように、負荷に電力を供給するための電流は、メイン電源電力発生部１１ａを通って負荷に流れることとなり、メイン電源制御部１１ｂには流れないかまたはほとんど流れない。メイン電源制御部１１ｂには制御のための電流が流れる。
【００２７】
サブ電源部１２には、サブ電源電力発生部１２ａおよびサブ電源制御部１２ｂが設けられる。
【００２８】
サブ電源電力発生部１２ａは、メイン電源電力発生部１１ａに対する補助的な電力を発生するための回路である。サブ電源電力発生部１２ａは、例えば、メイン電源電力発生部１１ａの場合と同様に、電源Ｅから取り出された電力を、負荷１５（制御基板ＳＫ）および他の負荷に補助的に供給するに相応しい電力に変換して出力する。
【００２９】
なお、サブ電源電力発生部１２ａは、負荷１５にも電力を供給することがあるが、これはメイン電源電力発生部１１ａの補助としてであり、負荷１５への電力の供給のほとんどはメイン電源電力発生部１１ａが行う。
【００３０】
つまり、サブ電源電力発生部１２ａは、メイン電源電力発生部１１ａと協働して負荷１５に電力を供給するとともに、メイン電源制御部１１ｂおよびサブ電源制御部１２ｂにも電力を供給する。すなわち、メイン電源制御部１１ｂおよびサブ電源制御部１２ｂの動作に必要な電力はサブ電源電力発生部１２ａから供給される。
【００３１】
サブ電源電力発生部１２ａの構成および回路などは、メイン電源電力発生部１１ａの場合と同様である。
【００３２】
サブ電源制御部１２ｂは、サブ電源電力発生部１２ａが上に述べた必要な箇所に電力を供給できるように、制御を行う。つまり、サブ電源電力発生部１２ａが、負荷１５、メイン電源制御部１１ｂ、およびサブ電源制御部１２ｂに必要な電力を供給できるように、サブ電源制御部１２ｂが制御を行う。
【００３３】
サブ電源制御部１２ｂの構成および回路などは、メイン電源制御部１１ｂの場合と同様である。但し、サブ電源制御部１２ｂは、電力を補助的に供給するものであるから、扱う電力および電流は小さく、回路素子などは小型のものまたは簡易なものなどを用いることが可能である。
【００３４】
サブ電源部１２は、通常動作モード時および省エネモード時のいずれにおいても動作状態となるように制御される。これに対してメイン電源部１１は、通常動作モード時には動作状態となるが、省エネモード時には停止状態となるように制御される。
【００３５】
つまり、サブ電源電力発生部１２ａからメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給をオンオフするために、スイッチＳＷ１が設けられている。スイッチＳＷ１がオンすることによって、サブ電源電力発生部１２ａからメイン電源制御部１１ｂに電力が供給され、これによってサブ電源部１２は正常に動作し、負荷１５に電力を供給する。
【００３６】
スイッチＳＷ１がオフしてメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給が停止すると、メイン電源電力発生部１１ａは動作が停止し、電力を負荷１５へ供給しない。
【００３７】
負荷１５は、電源装置１からの電力によって動作する装置、機器、部品、回路（制御回路）などであり、本実施形態では電源装置１の全体を制御するための制御基板（制御回路）ＳＫが含まれる。
【００３８】
つまり、電源装置１の負荷１５として設けられた制御基板ＳＫによって、電源装置１の全体が制御され、また、電源装置１が搭載された装置、機器、またはシステムなどの全体または一部が制御される。
【００３９】
図１においては、制御基板ＳＫによって、スイッチＳＷ１，２が制御される。すなわち、通常動作モードであるかまたは省エネモードであるかによって、スイッチＳＷ１，２のオンオフが制御される。
【００４０】
通常動作モード時には、スイッチＳＷ１はオン（接点が閉じた状態）となり、スイッチＳＷ２はオフ（接点が開いた状態）となる。省エネモード時には、スイッチＳＷ１がオフしてメイン電源制御部１１ｂへの電力の供給が停止され、同時に、スイッチＳＷ２がオンしてダイオードＤ２が短絡される。
【００４１】
なお、電源Ｅとメイン電源電力発生部１１ａとの間にスイッチを設け、そのスイッチを、通常動作モード時にオンとなるよう、省エネモード時にオフとなるように制御してもよい。このようにすると、省エネモード時において、メイン電源電力発生部１１ａの動作を確実に停止させることができる。
【００４２】
図２には、メイン電源部１１の回路構成の例が示されている。
【００４３】
図２において、メイン電源部１１は、第１の整流回路２１、ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ）２２、第２の整流回路２３、レギュレータ２４、およびスイッチング制御回路２５を有する。
【００４４】
第１の整流回路２１は、第１のコンバータ回路の例であり、商用電源から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２２は、第１の整流回路２１により得られる直流電力を交流電力に変換する。第２の整流回路２３は、第２のコンバータ回路の例であり、ＤＣ／ＡＣコンバータ２２により得られる交流電力を直流電力に変換する。レギュレータ２４は、第２の整流回路２３の出力する直流電力の電圧を制御し、所定の電圧値となるように調整する。スイッチング制御回路２５は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２２に対するスイッチング制御を行う。
【００４５】
なお、サブ電源部１２においても、図２に示すメイン電源部１１と同様の構成とすることができる。
【００４６】
上に示した実施形態の電源装置１によると、サブ電源部１２は常に動作状態で負荷１５に電力を供給できる状態であるので、負荷への電力の供給が途絶えることがない。そして、省エネモードから通常動作モードへの復帰時に電源の立ち上がりが遅れることがなく、動作が安定している。しかも、省エネモード時には、メイン電源部１１は動作を停止しており、電力消費の少ないサブ電源部１２のみが動作しているので、効率がよい。
【００４７】
また、通常動作モード時において、メイン電源部１１およびサブ電源部１２の出力する電力が２つのダイオードＤ１，Ｄ２によって合成されて負荷１５に供給されるので、メイン電源部１１とサブ電源部１２との合計の電力を負荷１５に供給することが可能である。しかも、メイン電源部１１の出力する電圧Ｖｍがサブ電源部１２が出力する電圧Ｖｓよりも高いので、通常動作モード時における電力は第一にメイン電源部１１から供給され、その電圧Ｖｍが低下したときにサブ電源部１２からも供給されるようになる。
【００４８】
省エネモード時においては、サブ電源部１２によって電力の供給が行われているが、ダイオードＤ２が短絡されるのでその順方向電圧降下の影響を受けることなく高い電圧を出力することができ、これにより一層の省エネ化が図られる。
【００４９】
図３には、電源装置１Ｂの具体的な回路の一例が示されている。なお、図３の説明において、図１について説明した事項については説明を簡略化する。
【００５０】
図３において、電源装置１Ｂは、メイン電源部１１Ｂおよびサブ電源部１２Ｂを有する。
【００５１】
メイン電源部１１Ｂは、ダイオードブリッジＤ３、ダイオードＤ４、コンデンサＣ１，Ｃ２、トランスＴ１、スイッチング素子ＴＧ１、スイッチＳＷ１，ＳＷ３、メイン電源制御部１１Ｂｂ、レギュレータ２４Ａ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ダイオードＤ１などを有する。
【００５２】
電源ＥのラインＬが、スイッチＳＷ３を介してダイオードブリッジＤ３の一方の端子に入力される。他方のラインＮは、ダイオードブリッジＤ３の他方の端子に入力される。
【００５３】
ダイオードブリッジＤ３により整流された電圧は、平滑用のコンデンサＣ１によって平滑される。トランスＴ１の一次巻線とコンデンサＣ１との間に、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子ＴＧ１が接続されており、スイッチング素子ＴＧ１のオンオフの繰り返しによってトランスＴ１の一次巻線にパルス状の交流電流が流れる。これによって、トランスＴ１の二次巻線に交流電圧が発生し、ダイオードＤ４により整流され、コンデンサＣ２によって平滑される。
【００５４】
レギュレータ２４Ａは、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧を監視し、電圧Ｖｍが所定の値になるようにメイン電源制御部１１Ｂｂにフィードバックする。ここでの例では、メイン電源制御部１１Ｂｂは、電圧Ｖｍが３．４ボルトになるよう、スイッチング素子ＴＧ１に対してＰＷＭ制御を行う。
【００５５】
サブ電源部１２Ｂは、ダイオードブリッジＤ５、ダイオードＤ６，Ｄ７、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５、トランスＴ２、スイッチング素子ＴＧ２、スイッチＳＷ２、サブ電源制御部１２Ｂｂ、レギュレータ２４Ｂ、抵抗Ｒ３，Ｒ４、ダイオードＤ２などを有する。
【００５６】
電源ＥのラインＬ，Ｎが、ダイオードブリッジＤ５の両方の端子に入力される。ダイオードブリッジＤ５により整流された電圧は、コンデンサＣ３によって平滑される。トランスＴ２の一次巻線とコンデンサＣ３との間に、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子ＴＧ２が接続されており、スイッチング素子ＴＧ２のオンオフの繰り返しによってトランスＴ２の一次巻線にパルス状の交流電流が流れる。これによって、トランスＴ２の二次巻線に電圧が発生し、ダイオードＤ６により整流され、コンデンサＣ４によって平滑される。
【００５７】
レギュレータ２４Ｂは、コンデンサＣ４の両端の電圧Ｖｓを２つの抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧した電圧を監視し、電圧Ｖｓが所定の値になるようにサブ電源制御部１２Ｂｂにフィードバックする。ここでの例では、サブ電源制御部１２Ｂｂは、電圧Ｖｓが３．３ボルトになるよう、スイッチング素子ＴＧ２に対してＰＷＭ制御を行う。
【００５８】
また、トランスＴ２には補助捲線が設けられており、補助捲線に発生した電圧はダイオードＤ７により整流され、コンデンサＣ５によって平滑される。コンデンサＣ５の両端に発生した電圧は、メイン電源制御部１１Ｂｂおよびサブ電源制御部１２Ｂｂの電源として用いられる。つまり、メイン電源制御部１１Ｂｂおよびサブ電源制御部１２Ｂｂの動作に必要な電力は、サブ電源電力発生部１２ＢａにおけるトランスＴ２の補助捲線の出力をダイオードＤ７で整流して得られた電圧（電源）から供給される。
【００５９】
ダイオードＤ４により整流された電圧ＶｍとダイオードＤ６により整流された電圧Ｖｓとは、ダイオードＤ１，Ｄ２を介して負荷１５に出力される。
【００６０】
制御基板ＳＫによって、省エネモード時にスイッチＳＷ３がオフとなるように制御される。これとともに、制御基板ＳＫは、省エネモード時に、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。
【００６１】
なお、制御基板ＳＫは、操作ボタン、表示装置、演算処理装置、メモリ、種々のインタフェ−ス、種々の制御機能および通信機能などを備え、またはそれらを制御する機能を備えることが可能である。その場合に、操作ボタンなどに対するユーザの操作などに応じて、制御基板ＳＫが通常動作モードまたは省エネモードを選択して設定する処理を行う。
【００６２】
次に、電源装置１Ｂの作用動作について説明する。
【００６３】
なお、電源装置１Ｂに電源Ｅが接続された時点において、電源装置１Ｂは省エネモードで立ち上がるものとして説明する。しかし、通常動作モードで立ち上がるようにすることも可能である。また、省エネモードで立ち上がり、立ち上がった直後に通常動作モードに切り替わるようにすることも可能である。
【００６４】
電源装置１Ｂに電源Ｅが接続されてサブ電源部１２Ｂに電力が供給されると、サブ電源電力発生部１２Ｂａが３．３Ｖ一定の電圧Ｖｓを発生し、負荷１５である制御基板ＳＫに供給する。このとき、まだ省エネモードであるので、スイッチＳＷ３はオフであり、メイン電源電力発生部１１Ｂａは電圧Ｖｍを出力しない。このとき、スイッチＳＷ１もオフとなってメイン電源制御部１１Ｂｂへの電力の供給も停止し、省エネ化を実現する。さらに、スイッチＳＷ２がオンとなってダイオードＤ２を短絡し、さらなる省エネ化を実現する。
【００６５】
次に、制御基板ＳＫによって省エネモードが解除されて通常動作モードになったとき、スイッチＳＷ３がオンとなり、メイン電源電力発生部１１ＢａにおいてコンデンサＣ１の両端に電圧が発生する。このとき、スイッチＳＷ１もオンとなるので、メイン電源制御部１１Ｂｂにも同時に電力が供給され、サブ電源部１２Ｂは３．４ボルト一定の電圧Ｖｍを出力する。
【００６６】
また、スイッチＳＷ２がオフとなるので、メイン電源部１１Ｂおよびサブ電源部１２ＢのいずれもダイオードＤ１またはＤ２を介して負荷１５に電力を供給することとなる。ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向降下電圧が同じであるとすると、メイン電源部１１Ｂの出力電圧Ｖｍの方が高いので、負荷１５にはメイン電源部１１Ｂのみから供給されることとなる。負荷１５が大きくなることなどによってメイン電源部１１Ｂの出力電圧が低下すると、サブ電源部１２Ｂからの電力が合わせて負荷１５に供給される。このように、負荷１５の変動に対しても安定的に電力を供給することができる。
【００６７】
次に、省エネモードへの移行時の動作について説明する。
【００６８】
制御基板ＳＫが省エネモードへ移行することを判断すると、制御基板ＳＫは省エネ制御信号（スリープ制御信号など）を出力し、これによってスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオフになると、メイン電源部１１は動作を停止する。スイッチＳＷ２がオンすることにより、ダイオードＤ２が短絡され、サブ電源部１２の出力によって負荷１５に印加される電圧が上昇する。これらによって省エネ化が図られる。
【００６９】
このようにして、負荷１５への電力の供給が途絶えることなく、メイン電源部１１Ｂからサブ電源部１２Ｂへ、またサブ電源部１２Ｂからメイン電源部１１Ｂへ、それぞれの切り換えが円滑に行われる。
【００７０】
なお、モードの切り換えによって、メイン電源部１１Ｂまたはサブ電源部１２Ｂの出力する電圧が、３．４ボルトまたは３．３ボルトに変化するが、負荷１５に印加されるまでのドロップ電圧は、負荷が重い通常動作モード時に大きくなり、負荷が軽い省エネモード時に小さくなるので、負荷１５にはほぼ同じ電圧が印加されることとなる。
【００７１】
そのため、通常動作モード時および省エネモード時においてそれぞれ最大の電源効率を実現することができる。
【００７２】
図４には、電源装置１Ｂの動作の様子を示す例が示されている。次に、電源装置１Ｂの作用動作について、図４に基づいて説明する。
【００７３】
図４において、通常動作モードでは、スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンし、スイッチＳＷ２がオフする。スイッチング素子ＴＧ１，ＴＧ２はスイッチング動作を行い、メイン電源電力発生部１１Ｂａおよびサブ電源電力発生部１２Ｂａともに電圧を出力する。
【００７４】
省エネモードになると、スイッチＳＷ１〜３はオンオフが反転し、スイッチング素子ＴＧ１はスイッチング動作を停止する。メイン電源部１１Ｂからは電圧Ｖｍが出力されなくなり、サブ電源部１２Ｂからの電圧Ｖｓのみが出力される。
【００７５】
通常動作モードおよび省エネモードのいずれにおいても、電源装置１Ｂから負荷１５へ出力電圧Ｖｏが出力される。
【００７６】
次に、電源装置１（１Ｂ）が搭載された画像形成装置の例について説明する。
【００７７】
図５において、画像形成装置１００は、タンデム型のプリントエンジンを内蔵した電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、例えばＬＡＮなどのネットワークまたはパーソナルコンピュータなどに接続される。
【００７８】
画像形成装置１００に対して印刷（印字）が指示されると、画像形成装置１００は、給紙トレイ５０２に収納された紙などの記録媒体ＰＹを１枚ずつ給紙ローラ５１０ａにより取り出し、搬送ローラ５１０ｂ、５１０ｃによって搬送する。
【００７９】
給紙動作と並行して、レーザユニツト５０３が、帯電された各色の感光体５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ、５０５ｄを画像データに基づいて露光する。Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の現像ユニット５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄは、それぞれ、感光体５０５ａ〜ｄの表面に形成された静電潜像を現像して各色のトナー画像を形成する。各トナー画像は、電圧の印加によって中間転写ベルト５０６上に転写され、４色が合成されたフルカラーのトナー画像が形成される。
【００８０】
中間転写ベルト５０６上に形成されたトナー画像は、転写ローラ５１０ｄに印加された電圧によって、搬送されてきた記録媒体ＰＹに転写される。記録媒体ＰＹ上に形成されたトナー画像は、定着器５０８を通過することにより熱と圧力が加えられ、定着される。トナー画像が定着された記録媒体ＰＹは、排紙ローラ５１０ｅによって排紙トレイに排出される。
【００８１】
現像ユニット５０４ａ〜ｄ内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル５０７ａ、５０７ｂ、５０７ｃ、５０７ｄ内に収納されたトナーが現像ユニット５０４ａ〜ｄに供給される。
【００８２】
各部を駆動するために、制御基板ＳＫによって直接的にまたは間接的に制御される種々のモータＭが設けられている。
【００８３】
メインモータＭ１は、給紙ローラ５１０ａによる給紙から転写ローラ５１０ｄによる転写までの用紙搬送、および中間転写ベルト５０６、ブラック（黒）の感光体５０５ｄの駆動を行う。定着モータＭ２は、定着器５０８の駆動を行う。
【００８４】
黒現像モータＭ３は、ブラック（黒）の現像ユニット５０４ｄの駆動を行う。カラーの現像モータＭ４は、Ｙ，Ｍ，Ｃの現像ユニット５０４ａ〜ｃの駆動を行う。カラーの感光体モータＭ５は、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光体５０５ａ〜ｃの駆動を行う。
【００８５】
これら各モータＭ１〜５を制御するために、制御基板ＳＫが設けられる。モータＭ１〜５には、電源装置１から電力が供給され、または電源装置１以外の別の電源装置から電力が供給される。また、電源装置１とは別に高圧電源が設けられる。制御基板ＳＫはそれらを制御する。
【００８６】
また、図示は省略したが、操作ボタンおよび表示装置などを有した操作パネルが設けられ、画像処理などを行うための演算処理装置、メモリ、種々のインタフェ−ス、プリンタコントローラ、プリンタエンジン制御回路、省エネ制御回路（スリープ制御回路）などが、制御基板ＳＫ上に設けられる。しかし、それらの一部を制御基板ＳＫとは別の基板に設けることも可能である。
【００８７】
このような画像形成装置１００において、電源装置１は、負荷１５として接続された各部に必要な電力を供給する。制御基板ＳＫは、電源装置１における通常動作モードおよび省エネモードにおける制御を行う。
【００８８】
画像形成装置１００では、通常動作モードにおいて、メイン電源部１１およびサブ電源部１２から各部に電力が供給される。省エネモードになると、制御基板ＳＫに設けられた省エネ制御回路によって、メイン電源部１１の動作は停止し、サブ電源部１２のみから必要な箇所に電力が供給される。
【００８９】
そして、通常動作モード時および省エネモード時においてそれぞれ最大の電源効率が実現される。つまり、電源装置１は、通常動作モードおよび省エネモードのいずれに対しても効率が最適化されている。通常動作モードと省エネモードとの切り換え時において、必要な箇所への電力の供給が途絶えることなく、切り換えが円滑に行われる。
【００９０】
上に述べた実施形態において、メイン電源部１１，１１Ｂ、サブ電源部１２，１２Ｂの出力する電圧をそれぞれ３．４ボルト、３．３ボルトとしたが、この電圧値に限ることなく、種々の電圧値を採用することができる。また、これらの電圧差が０．１ボルトであったが、これ以外の電圧差、例えば０．１〜１ボルト程度の電圧差とすることができる。また、例えば、電圧差を、ダイオードＤ２の順方向降下電圧と同じにすると、スイッチＳＷ１２によってダイオードＤ２を短絡したときに、サブ電源電力発生部１２ａの出力によって負荷１５に供給される電圧がメイン電源電力発生部１１ａによって負荷１５に供給される電圧と同じになる。
【００９１】
上に述べた実施形態において、通常動作モードと省エネモードとの切り換え時における各部の動作タイミングについて、それぞれ適当な時間差を設けることも可能である。
【００９２】
上に述べた実施形態において、メイン電源部１１、サブ電源部１２、負荷１５、制御基板ＳＫ、電源装置１，１Ｂ、および画像形成装置１００の各部または全体の構成、構造、回路、形状、個数、配置、素子の種類、電圧値などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ｂ 電源装置
１１，１１Ｂ メイン電源部
１２，１２Ｂ サブ電源部
１１ａ メイン電源電力発生部
１１ｂ メイン電源制御部
１２ａ サブ電源電力発生部
１２ｂ サブ電源制御部
１５ 負荷
２１ 第１の整流回路（第１のコンバータ回路）
２２ ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ回路）
２３ 第２の整流回路（第２のコンバータ回路）
２４ レギュレータ
２５ スイッチング制御回路
ＳＫ 制御基板（負荷）
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ（ノーマルクローズ接点）
ＴＧ１，２ スイッチング素子
Ｄ１〜２ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部と、
省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部と、を有し、
前記メイン電源部には、メイン電源電力発生部と、前記メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部とが設けられ、
前記サブ電源部には、サブ電源電力発生部と、前記サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部とが設けられ、
前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部の動作に必要な電力は前記サブ電源電力発生部から供給され、
前記サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、
省エネモード時には、前記サブ電源電力発生部から前記メイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御されている、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記サブ電源部が出力する電圧は前記メイン電源部が出力する電圧よりも低く設定されており、
前記メイン電源部の出力および前記サブ電源部の出力は、それぞれダイオードを介して並列に接続されて負荷に供給されるようになっており、
省エネモード時には、前記サブ電源部の出力に接続されたダイオードの両端が短絡されるように制御されている、
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記サブ電源部の出力に接続されるダイオードの両端を短絡するために、当該ダイオードと並列にリレーのノーマルクローズ接点が接続されている、
請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記メイン電源電力発生部および前記サブ電源電力発生部は、それぞれ、商用電源から供給される交流電力を整流する第１のコンバータ回路、前記第１のコンバータ回路により得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、および、前記インバータ回路により得られる交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータ回路を有し、
前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部は、それぞれ、前記インバータ回路に対するスイッチング制御を行うための回路を含む、
請求項２または３記載の電源装置。
【請求項５】
前記メイン電源部の出力に接続されるダイオードは、前記メイン電源部の第２のコンバータ回路における整流のために設けられたダイオードが兼用されている、
請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電源装置が搭載された画像形成装置。
【請求項１】
通常動作モード時に負荷に対して電力を供給するためのメイン電源部と、
省エネモード時に負荷に対して電力を供給するためのサブ電源部と、を有し、
前記メイン電源部には、メイン電源電力発生部と、前記メイン電源電力発生部を制御するメイン電源制御部とが設けられ、
前記サブ電源部には、サブ電源電力発生部と、前記サブ電源電力発生部を制御するサブ電源制御部とが設けられ、
前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部の動作に必要な電力は前記サブ電源電力発生部から供給され、
前記サブ電源部は通常動作モード時および省エネモード時のいずれも動作状態となるように制御され、
省エネモード時には、前記サブ電源電力発生部から前記メイン電源制御部への電力の供給が停止されるように制御されている、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記サブ電源部が出力する電圧は前記メイン電源部が出力する電圧よりも低く設定されており、
前記メイン電源部の出力および前記サブ電源部の出力は、それぞれダイオードを介して並列に接続されて負荷に供給されるようになっており、
省エネモード時には、前記サブ電源部の出力に接続されたダイオードの両端が短絡されるように制御されている、
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記サブ電源部の出力に接続されるダイオードの両端を短絡するために、当該ダイオードと並列にリレーのノーマルクローズ接点が接続されている、
請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記メイン電源電力発生部および前記サブ電源電力発生部は、それぞれ、商用電源から供給される交流電力を整流する第１のコンバータ回路、前記第１のコンバータ回路により得られる直流電力を交流電力に変換するインバータ回路、および、前記インバータ回路により得られる交流電力を直流電力に変換する第２のコンバータ回路を有し、
前記メイン電源制御部および前記サブ電源制御部は、それぞれ、前記インバータ回路に対するスイッチング制御を行うための回路を含む、
請求項２または３記載の電源装置。
【請求項５】
前記メイン電源部の出力に接続されるダイオードは、前記メイン電源部の第２のコンバータ回路における整流のために設けられたダイオードが兼用されている、
請求項４記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電源装置が搭載された画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１４９７３（Ｐ２０１２−１１４９７３Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９１４６（Ｐ２０１０−２５９１４６）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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